(57)【要約】【課題】  装置が大型化したりコスト高を招いたりする等の不利のない状態で、受光手段の温度を適正に管理することにより、被計測物の品質評価値を精度よく計測することが可能となる分光分析装置を提供する。【解決手段】    被計測物からの透過光を分光してその分光した光を受光する受光手段２の温度を検出する温度検出手段６３ａ、６３と、受光手段２を温調する温度調整手段６０ａ，６０ｂと、受光手段２の温度が目標温度に維持されるように温度調整手段６０ａ，６０ｂの作動を制御する温度制御手段とが備えられ、温度制御手段が、高温側の目標温度を設定して温度調整手段６０ａ，６０ｂの作動を制御する高温側調整状態と、前記高温側の目標温度よりも低い低温側の目標温度を設定して温度調整手段６０ａ，６０ｂの作動を制御する低温側調整状態とに切り換え自在に構成されている。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測物に光を投射する投光手段と、被計測物からの透過光又は反射光を分光してその分光した光を受光する受光手段と、前記受光手段の計測結果に基づいて被計測物の品質評価値を求める評価手段とを備えて構成された分光分析装置であって、
前記受光手段の温度を検出する温度検出手段と、前記受光手段を温調する温度調整手段と、前記温度検出手段にて検出される前記受光手段の温度が目標温度に維持されるように前記温度調整手段の作動を制御する温度制御手段とが備えられ、
前記温度制御手段が、切換指令手段の切り換え指令に基づいて、高温側の目標温度を設定して前記温度調整手段の作動を制御する高温側調整状態と、前記高温側の目標温度よりも低い低温側の目標温度を設定して前記温度調整手段の作動を制御する低温側調整状態とに切り換え自在に構成されている分光分析装置。
【請求項２】
前記受光手段の外周部に空気層を形成する状態で前記受光手段を囲うケーシングが設けられ、前記温度調整手段が前記空気層に対して温調作用するように構成されている請求項１記載の分光分析装置。
【請求項３】
前記温度調整手段が前記受光手段の両横側箇所に振り分けて位置させる状態で一対備えられ、前記温度制御手段が前記一対の温度調整手段を制御するように構成されている請求項２記載の分光分析装置。
【請求項４】
前記被計測物が果菜類である請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の分光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被計測物に光を投射する投光手段と、被計測物からの透過光又は反射光を分光してその分光した光を受光する受光手段と、前記受光手段の計測結果に基づいて被計測物の品質評価値を求める評価手段とを備えて構成された分光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記構成の分光分析装置は、例えば蜜柑や林檎等の果菜類を計測対象として、被計測物に対して投光手段により光を照射して、被計測物から得られる透過光や反射光の特性に基づいて、被計測物の品質評価値、例えば糖度や酸度等の品質評価値を非破壊状態で求めるためのものであるが、このような構成の分光分析装置において、従来では、次のように構成されたものがあった。
【０００３】
すなわち、ハロゲンランプ等の光源ランプを備えて被計測物に光を投射する投光手段としての投光部と、被計測物からの透過光を分光してその分光した光を受光する受光手段としての受光部とを備えて構成されており、前記受光部が、被計測物からの透過光を分光する回折格子及びその回折格子により分光した波長毎の光量を計測することが可能な分光検出用の受光センサ等を備えて構成され、且つ、前記受光センサに対する冷却用のペルチェ素子を備えて受光センサの温度変化を防止するように構成されたものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２３３７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来構成は、受光手段に備えられる分光検出用の受光センサの温度が変化すると、同じ光量の光を受光してもその光を計測したときの出力値である光量計測値が変動することがあり、そのことに起因して計測誤差を生じるおそれがあるから、上記したように受光センサの温度の変動を防止するようにしているのである。
【０００６】
しかし、上記従来構成においては、外気温度が高い場合にはペルチェ素子にて冷却作用することにより受光センサの温度が上昇するのを防止することが可能であるが、外気温度が低い冬場においては、受光手段の温度が外気温度の影響によって低い状態となっても、そのときには温度調整はできないので、受光手段の温度変化を少ないものに抑制することができず受光状態を適正な状態に維持することができない不利があった。
【０００７】
そこで、夏場等のように外気温度が高い場合及び冬場等のように外気温度が低い場合のいずれの場合であっても、受光手段の温度を一定の温度に維持するために、受光手段に対して冷却作用だけでなく加温作用も行える温度調整手段を設ける構成として、その温度調整手段を用いて受光手段の温度が常に一定の温度になるように温度調整することが考えられる。
【０００８】
しかし、このように常に一定の温度になるように温度調整する構成において、その目標とする温度を例えば夏場の外気温度に近い高めの温度に設定しておくと、夏場においては外気温度と目標温度との差が小さいので大きな空調能力は必要とされないが、外気温度が低くなる冬場においては、外気温度と目標温度との差が大きくなり大きな空調能力が必要になるから、その結果として、大きな空調能力を有する大型の温度調整手段が必要となり、コスト高を招く不利がある。又、目標とする温度を例えば冬場の外気温度に近い低めの温度に設定しておくと、この場合には、外気温度が高くなる夏場においては、外気温度と目標温度との差が大きくなり大きな空調能力が必要になるから、この場合においても大きな空調能力を有する大型の温度調整手段が必要となる。従って、常に一定の温度になるように温度調整する構成においては、大きな空調能力を有する大型の温度調整手段が必要となるので、装置が大型化したりコスト高を招いたりする等の不利がある。
【０００９】
又、上記従来構成では、受光センサに対してのみ冷却用のペルチェ素子による冷却作用を実行するものであるから、受光手段における受光センサ以外の別の装置、例えば、回折格子等の光学系部材において温度変化に起因して受光状態が変化して計測誤差が生じる不利に対しては対処できていないものであった。
【００１０】
上記したような光学系部材における受光状態が変化に起因して計測誤差を生じる点について説明を加えると、上記従来構成では、被計測物からの透過光を回折格子にて分光して、前記受光センサにて分光した波長毎の光量を計測することになるから、受光センサは、分光した波長毎の光量を計測するために複数の単位受光部を備える構成となっている。そして、例えば光学系部材である回折格子の温度が変動すると、その回折格子において光を受光する受光作用部分とそれを支持する基台部分との間の温度変化に対する膨張係数の違い等によって歪みが生じて、受光センサにおいて同じ波長を受光する単位受光部が変化することがある。その結果、波長毎の光量計測値を正確に計測することができずに、被計測物の品質評価値に計測誤差が生じるおそれがある。
【００１１】
本発明の目的は、装置が大型化したりコスト高を招いたりする等の不利のない状態で、受光手段の温度を適正に管理することにより、被計測物の品質評価値を精度よく計測することが可能となる分光分析装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１特徴構成は、被計測物に光を投射する投光手段と、被計測物からの透過光又は反射光を分光してその分光した光を受光する受光手段と、前記受光部の計測結果に基づいて被計測物の品質評価値を求める評価手段とを備えて構成された分光分析装置であって、前記受光手段の温度を検出する温度検出手段と、前記受光手段を温調する温度調整手段と、前記温度検出手段にて検出される前記受光手段の温度が目標温度に維持されるように前記温度調整手段の作動を制御する温度制御手段とが備えられ、前記温度制御手段が、切換指令手段の切り換え指令に基づいて、高温側の目標温度を設定して前記温度調整手段の作動を制御する高温側調整状態と、前記高温側の目標温度よりも低い低温側の目標温度を設定して前記温度調整手段の作動を制御する低温側調整状態とに切り換え自在に構成されている点にある。
【００１３】
第１特徴構成によれば、温度制御手段は、切換指令手段の切り換え指令に基づいて高温側調整状態に切り換えられると、高温側の目標温度を設定して、温度検出手段によって検出される受光手段の温度が高温側の目標温度に維持されるように温度調整手段の作動を制御する。又、切換指令手段の切り換え指令に基づいて低温側調整状態に切り換えられると、前記高温側の目標温度よりも低い低温側の目標温度を設定して、温度検出手段によって検出される受光手段の温度が低温側の目標温度に維持されるように温度調整手段の作動を制御する。
【００１４】
例えば、夏場等のように外気温度が高いときには、前記高温側調整状態に切り換えておくと高温側の目標温度を設定するので、外気温度と高温側の目標温度との温度差が小さい状態となり、そのような温度差が小さい状態で受光手段の温度が高温側の目標温度に維持されるように温度調整手段の作動を制御することになるので、温度調整手段の空調能力は小さいもので済ませることができる。又、冬場等のように外気温度が低いときには、前記低温側調整状態に切り換えておくと低温側の目標温度を設定するので、外気温度と低温側の目標温度との温度差が小さい状態となり、そのような温度差が小さい状態で受光手段の温度が低温側の目標温度に維持されるように温度調整手段の作動を制御することになるので、温度調整手段の空調能力は小さいもので済ませることができる。
【００１５】
従って、夏場等のように外気温度が高い場合及び冬場等のように外気温度が低い場合のいずれの場合であっても、小さい空調能力で済ませることができるので、小型の温度調整手段を用いることが可能となる。
【００１６】
上述したように、高温側の目標温度と低温側の目標温度とにわたり目標温度が変化するものの、高温側調整状態に切り換えられた状態では、受光手段の温度が高温側の目標温度に維持されるように温度調整手段の作動を制御するので、受光手段の温度変化を少ないものに抑制することが可能となり、低温側調整状態に切り換えられた状態では、受光手段の温度が低温側の目標温度に維持されるように温度調整手段の作動を制御するので、受光手段の温度変化を少ないものに抑制することが可能となる。
【００１７】
その結果、夏場等のように外気温度が高い場合及び冬場等のように外気温度が低い場合のいずれの場合であっても、受光手段の温度変化を少ないものに抑制することによって、温度変化に起因した計測誤差を少なくすることが可能となる。前記受光手段は、被計測物からの透過光又は反射光を分光するための回折格子等の光学系部材及び分光した波長毎の光量を計測する分光検出用の受光センサ等を備えて構成されるものであるが、上記したように受光手段の温度変化を少ないものに抑制することにより、受光センサの温度変化が抑制され、同じ光量の光を受光してもその光を計測したときの出力値である光量計測値が変動することを防止することができ、そのことに起因して計測誤差が生じる不利を回避し易いものにできる。しかも、温度変化に伴う光学系部材の歪みの発生を少なくすることができ、このような光学系部材の歪みに起因して計測誤差が生じる不利を回避し易いものにできる。
【００１８】
因みに、上述したように、前記高温側調整状態と前記低温側調整状態とに切り換えると、いずれかの状態に切り換えた後はその状態に応じた目標温度になるように制御されるが、前記高温側調整状態と前記低温側調整状態とでは目標温度が異なることから、受光手段の温度は変化することになる。しかし、そのような長期間の範囲を対象とする温度の変化に対しては、一般に次のような処理が適宜行われることから計測誤差が生じることはない。
【００１９】
すなわち、受光手段の温度変化に起因して、同じ光量の光を受光してもその光量計測値が変動することに対しては、例えば、被計測物の代わりに所定の減光率を有する光量校正用の基準体を用いて透過光又は反射光を受光して光量計測値を求め、その値を基準値して定めておき、被計測物からの透過光又は反射光を受光して得られた光量計測値をその基準値により正規化する処理を実行することにより、光量計測値の変動をなくすことが可能である。又、温度変化により光学系部材に歪みが生じて、分光された光のうち同じ波長を受光する単位受光部が温度変化に伴って変化することに対しては、例えば、複数の特定波長に減光率のピークを有するような波長校正体を用いて受光手段の波長校正処理を実行することにより、同じ波長を受光する単位受光部が変化することを防止することができる。
【００２０】
従って、温度調整手段として小さい空調能力の小型のものを用いることができ、装置が大型化したりコスト高を招いたりする等の不利のない状態で、受光手段の温度を適正に管理することにより、被計測物の品質評価値を精度よく計測することが可能となる分光分析装置を提供できるに至った。
【００２１】
本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成に加えて、前記受光手段の外周部に空気層を形成する状態で前記受光手段を囲うケーシングが設けられ、前記温度調整手段が前記空気層に対して温調作用するように構成されている点にある。
【００２２】
第２特徴構成によれば、温度調整手段は、ケーシングの内部において受光手段の外周部に形成されている空気層に対して温調作用することになる。つまり、受光手段の全体を被う空気層に対して温調作用するので、受光手段全体を偏りのない状態で満遍なく温度調整することができる。
【００２３】
説明を加えると、温度調整手段が受光手段に対して温調作用する場合に、受光手段に接触して温調作用する構成であれば、受光手段の局部的な箇所だけを温調作用することになり、受光手段の他の部分では温調作用を受けないことになり、受光手段全体として適正な温度調整が行えないおそれがある。それに対して、上記構成によれば、温度調整手段がケーシング内の空気層に対して温調作用することから、受光手段の外周部に形成された空気層の温度を変化させることによって、受光手段全体を満遍なく温度調整することができるのである。
【００２４】
本発明の第３特徴構成は、第２特徴構成に加えて、前記温度調整手段が前記受光手段の両横側箇所に振り分けて位置させる状態で一対備えられ、前記温度制御手段が前記一対の温度調整手段を制御するように構成されている点にある。
【００２５】
第３特徴構成によれば、受光手段の両横側箇所に振り分けて位置させた一対の温度調整手段によって、ケーシング内の空気層に対して温調作用することになるから、受光手段に対して両横側箇所から温調作用することによって受光手段の全体にわたってより偏りの少ない状態で均等に温調作用することができる。
【００２６】
本発明の第４特徴構成は、第１特徴構成〜第３特徴構成のいずれかに加えて、前記被計測物が果菜類である点にある。
【００２７】
第４特徴構成によれば、被計測物が果菜類である場合には、一年間を通して常に同じ種類の被計測物を評価処理することはなく、対象となる果菜類の種類は季節によって変化すると考えられる。そこで、夏場においては、前記高温側調整状態に切り換えて温度調整手段の作動を制御することにより、外気温度と目標温度との温度差が小さい状態で、夏場に収穫される種類の果菜類について評価処理を適正に行うことが可能となる。又、冬場においては、前記低温側調整状態に切り換えて温度調整手段の作動を制御することにより、外気温度と目標温度との温度差が小さい状態で、冬場に収穫される種類の果菜類について評価処理を適正に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る分光分析装置の実施形態を果菜類の内部品質評価装置に適用した場合について図面に基づいて説明する。
前記内部品質評価装置は、被計測物として果菜類の一例であるミカンを計測対象としており、そのような果菜類の内部品質として糖度や酸度を計測する装置であり、計測箇所に位置する被計測物に対して光を投射して、被計測物からの透過光を分光してその分光した光を受光して分光スペクトルデータを計測し、分光スペクトルデータ及び品質解析用の検量式に基づいて被計測物の品質評価値を求めるようになっている。
【００２９】
詳述すると、図１、図２に示すように、被計測物に光を投射する投光手段としての投光部１と、被計測物からの透過光又は反射光を分光してその分光した光を受光する受光手段としての受光部２と、各種の制御処理を実行するマイクロコンピュータ利用の制御部３等を備えて構成され、被計測物Ｍは、搬送手段としての搬送コンベア４により一列で縦列状に載置搬送される構成となっており、本装置による計測箇所Ｐを順次、通過していくように構成されている。そして、計測箇所Ｐに位置する被計測物Ｍに対して、投光部１と受光部２とが、計測箇所Ｐの左右両側部すなわち搬送コンベア４の搬送横幅方向の両側部に振り分けて配置される構成となっている。
【００３０】
前記投光部１の構成について説明する。
図４、図６に示すように、この投光部１は、２個の光源５を備え、その光源５からの光を互いに異なる照射用の光軸にて計測箇所Ｐに位置する被計測物Ｍに照射するように構成されている。因みに前記各光源５はハロゲンランプにて構成されている。又、各光源５による２本の照射用の光軸が計測箇所Ｐに位置する被計測物Ｍの表面部又はその近傍にて交差するように構成されている。すなわち、搬送コンベア４による搬送方向に沿って離間させた状態で２個の光源５が設けられ、これら２個の光源５の夫々に対応させて次のような光学系が備えられている。光源５が発光する光を反射させて被計測物Ｍの表面に焦点を合わせるための凹面形状の光反射板６が備えられ、この光反射板６にて集光される光の焦点位置近くに対応するように位置させて、大きめの絞り孔７ａを通過させることで集光された後の光の径方向外方側への広がりを抑制する絞り板７、大きめの絞り孔７ａを通過した光を通過させる状態、小さめの絞り孔８ａを通して通過させる状態、及び、光を遮断する状態の夫々に切り換え自在な照射範囲調節用の調節板８、集光された光源５からの光を平行光に変更させるコリメータレンズ９、平行光に変化した光を反射して計測箇所に向かうように屈曲させる反射板１０、この反射板１０にて反射された光を集光させる集光レンズ１１の夫々が１個の光源５に対する光学系として備えられている。前記各調節板８は、照射範囲調節用電動モータ１２によって一体的に揺動操作され、前記各状態に切り換え自在に構成されている。そして、この投光部１は上記したような各部材がケーシング１３に内装されてユニット状に組み立てられた構成となっている。
【００３１】
次に、受光部２の構成について説明する。
この受光部２は、図４に示すように、被計測物Ｍを透過した光を集光して平行光にさせる集光レンズ１４、並行光に変化した光の一部を上向きに反射させるハーフミラー１５、その上向きに反射された計測対象光を集光させる集光レンズ１６、集光レンズ１６を通過した光をそのまま通過させることを許容する開放状態と通過を阻止する遮蔽状態とに切り換え自在な受光用シャッター機構１７、開放状態の受光用シャッター機構１７を通過した光が入射されると、その光を分光して分光スペクトルデータを計測する分光器１８、及び、分光器用コントローラ２３Ａ等を備えて構成されている。尚、受光用シャッター機構１７の下方側、つまり光入射方向上手側箇所には、分光器１８に入射される光に対して作用する光量調整用の複数の各種のフィルターを切り換えるフィルター切換機構１９が備えられている。そして、受光部２は、上記したような各部材がケーシング２Ａにより密封状に囲まれた状態で内装されてユニット状に組み立てられた構成となっている。従って、受光部２の外周部に空気層Ｑを形成する状態で受光部２を囲うケーシング２Ａが設けられる構成となっている。
【００３２】
前記分光器１８は、図９に示すように、入光口２０から入射した計測対象光を集光する状態で反射する凹面鏡２１ａと、反射された光を複数の波長の光に分光する分光手段としての回折格子２２と、回折格子２２によって分光された光を集光する状態で反射する凹面鏡２１ｂと、反射された光を受光して各波長毎の光量を検出することにより分光スペクトルデータを計測する受光センサ２３とを備えて構成され、光が通過する領域は外部からの光を遮光する遮光性材料からなる暗箱２４内に配置される構成となっている。前記受光センサ２３は、回折格子２２にて分光されて反射鏡で反射された光のうち特定波長領域（例えば、６００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の範囲）の光を同時に受光するとともに波長毎の信号に変換して出力する１０２４個の単位受光部を備えた電荷蓄積型のＣＣＤラインセンサにて構成されており、暗箱２４の横一側に横側外方に突出する状態で設けられている。前記分光器用コントローラ２３Ａは、受光センサ２３にて電荷蓄積された単位受光部毎の蓄積電荷を外部に出力させるための信号処理等を行う構成となっている。
【００３３】
図１０に示すように、前記受光用シャッター機構１７は、放射状に複数のスリット２４が形成された円板２５をシャッター切換用電動モータ２６によって縦軸芯周りで回転操作される状態で備えて構成され、分光器１８には前記各スリット２４が上下に重なると光を通過させる開放状態となり、スリット２４の位置がずれると光を遮断する遮断状態となるように、スリット２４と略同じ形状の入光口２０が形成されており、光の漏洩がないように入光口２０に対して円板２５を密接状態で摺動する状態で配備して構成されている。つまり、この受光用シャッター機構１７は分光器１８に対する入光口２０に近接する状態で設けられている。
【００３４】
図１１に示すように、前記フィルター切換機構１９は、受光用シャッター機構１７の下方側、つまり、受光用シャッター機構１７に対して光の入射方向上手側に位置させて密接する状態で備えられており、入射した光をそのまま通過させる開口部Ａ１、夫々減光率が異なるＮＤフィルターからなる３個の減光作用部Ａ２，Ａ３，Ａ４と、受光センサ２３の受光波長範囲内において少なくとも２つの波長に減光率のピーク部を有する波長校正体としての波長校正作用部Ａ５の夫々が回転体２７の中心から等距離または略等距離の位置で周方向に間隔を隔てる状態で回転体２７に設けられ、この回転体２７を回転させるためのフィルター切換用電動モータ２８が設けられている。そして、制御部３が、この切換用電動モータ２８を駆動させて回転体２７を回転作動させて、開口部Ａ１、減光作用部Ａ２，Ａ３，Ａ４のうちのいずれかを選択して、分光器１８へ入射される光がいずれかを通過する状態に切り換える構成となっている。又、受光センサ２３の波長校正処理を行うときは、前記フィルター切換用電動モータ２８を駆動させて回転体２７を回転作動させて、分光器１８へ入射される光が波長校正作用部Ａ５を通過する状態に切り換える構成となっている。従って、前記受光センサ２３の受光波長範囲内において少なくとも２個の波長にピーク部を有する波長校正用光が得られる波長校正体が、被計測物からの透過光が受光センサ２３に入射するまでの光路中に位置する状態と、前記光路から退避した状態とに切り換え自在に設けられる構成となっている。
【００３５】
そして、前記受光部２を温調する温度調整手段としての温度調整装置６０ａ，６０ｂが設けられ、前記温度調整装置６０ａ，６０ｂがケーシング２Ａの内部において受光部２の外周部に形成された空気層Ｑに対して温調作用するように構成されている。又、温度調整装置６０ａ，６０ｂが受光部２の両横側箇所に振り分けて位置させる状態で一対備えられている。
【００３６】
詳述すると、図７、図８に示すように、受光部２の左右両側の横側に位置させて、受光部２を温調する温度調整装置６０ａ，６０ｂが備えられている。これらの各温度調整装置６０ａ，６０ｂは、夫々、温度調整用のペルチェ素子ｐｔ、空調用の送風ファン６２、排熱を放出させる排気ファン６６を備えて構成されている。
【００３７】
先ず、前記ペルチェ素子ｐｔについて説明する。
ペルチェ素子ｐｔは、図１３に示すように、両端子間に電圧を印加して電流を流すとペルチェ効果により一方側の側面の温度が高くなり他方側の側面の温度が低くなり、印加する電圧の極性を変更すると一方側の側面の温度が低くなり他方側の側面の温度が高くなる性質がある。そこで、ケーシング２Ａの内方側に位置する一方側の側面を温調作用面６１ａとし他方側の側面を排気用作用面６１ｂとして、図１３（イ）のように電圧を印加することで温調作用面６１ａの温度が周囲の温度よりも高くなるので、その温調作用面６１ａの周辺の空気を送風ファン６２により受光部２の内部に送風することで受光部２を加温することができる。又、図１３（ロ）のように電圧を印加することで温調作用面６１ａの温度が周囲の温度よりも低くなるので、その温調作用面６１ａの周辺空気を送風ファン６２により受光部２の内部に送風することで受光部２を冷却することができる。そして、ペルチェ素子ｐｔの前記排気用作用面６１ｂの周辺の空気は排気ファン６６によりケーシング２Ａの外方に排出することで、温調作用面６１ａによる上記したような温度調整を良好に行うことができるようにしている。
【００３８】
説明を加えると、前記送風ファン６２の周囲を覆うファンケーシング６２ａにおいて、受光部２のケーシング２Ａ内に位置する部分における互いに対向する両側壁部分の夫々に吸気口６２ｂを形成してあり、送風ファン６２の通風作用により受光部２のケーシング２Ａ内の空気を前記吸気口６２ｂからファンケーシング６２ａ内に吸い込んで前記ペルチェ素子ｐｔの温調作用面６１ａの周辺を通過させた後に、分光器１８が配設された領域に吹き出すように構成されている。
【００３９】
そして、受光部２の温度を検出する温度検出手段としての温度センサ６３ａ，６３ｂが設けられ、前記制御部３が、温度センサ６３ａ，６３ｂにて検出される受光部２の温度が目標温度に維持されるように温度調整装置６０ａ，６０ｂの作動を制御するように構成されている。すなわち、受光部２のケーシング２Ａの内部における左右両側箇所に、一対の温度調整装置６０ａ，６０ｂに対応して各別に温度センサ６３ａ，６３ｂが備えられ、制御部３が、これらの各温度センサ６３ａ，６３ｂにて検出される空気層Ｑの温度、言い換えると受光部２の温度が目標温度になるように各温度調整装置６０ａ，６０ｂの作動を各別に制御するように構成されている。
【００４０】
説明を加えると、制御部３からの指令に基づいてペルチェ素子ｐｔに対して印加する電圧の極性を切り換えたり、印加するパルス信号のパルス幅を変更調節したりする切換駆動装置６８ａ，６８ｂが前記一対の温度調整装置６０ａ，６０ｂに対応して一対設けられている。そして、制御部３は、例えば、冬場等の外気温度が低いときには、図１３（イ）に示すような加温する状態となるように印加電圧の極性を切り換えて、負極側端子を接地しておき正極側端子に設定電圧のパルス信号を印加するように、切換駆動回路に制御情報を指令する。その結果、温度調整された空気が受光部２の内部に向けて通風されて加温調整を行うことができる。又、そのとき、温度センサ６３ａ，６３ｂにて検出される温度と目標温度との温度偏差が大きいときはパルス信号のオン時間を長くし、温度偏差が小さいときはパルス信号のオン時間を短くするＰＷＭ制御を実行することによって、温度調整能力を自動調整して受光部２が目標温度になるように温度調整制御が行われる。
【００４１】
又、夏場等の外気温度が高いときには、図１３（ロ）に示すような冷却する状態となるように印加電圧の極性を切り換えて、負極側端子を接地し正極側端子に設定電圧のパルス信号を印加することにより受光部２の冷却を行うことができる。このとき、加温調整のときと同様に上記したような温度調整制御が行われる。
【００４２】
このような温度調整制御が行われている間、前記送風ファン６２、排気ファン６６、及び、循環ファン６７は、全て常に回転させるようにしている。
【００４３】
又、一対の温度調整装置６０ａ，６０ｂのうちの前記受光センサ２３が近接する側に位置する温度調整装置６０ａには、その温度調整装置６０ａに設けられる送風ファン６２による送風が直接、受光センサ２３に吹き付けられるのを防止して空気層Ｑに温調作用するように流動案内する送風案内板６４が設けられている。このようにして温度調整装置６０ａにて温度調整された空気が直接、受光センサ２３に吹き付けられることにより、受光センサ２３の温度が急激に変化して、暗電流の値が変動することを防止するようにしている。
【００４４】
又、ケーシング２Ａ内部の下方側の左右両側箇所にはケーシング２Ａの内部における空気を循環通流させることで、ケーシング２Ａ内部に温度分布を極力均一にさせるための循環ファン６７が設けられている。
【００４５】
そして、前記制御部３は、切換指令手段としての目標温度切換器６５による切り換え指令に基づいて、高温側の目標温度を設定して温度調整装置６０ａ，６０ｂの作動を制御する高温側調整状態と、高温側の目標温度よりも低い低温側の目標温度を設定して温度調整装置６０ａ，６０ｂの作動を制御する低温側調整状態とに切り換え自在に構成されている。具体的に説明すると、図１２に示すように、人為操作により目標温度切換器６５を操作して高温側調整状態に切り換えを指令すると、高温側の目標温度（例えば、３０℃）を設定して温度調整装置６０ａ，６０ｂの作動を制御する。又、目標温度切換器６５を操作して低温側調整状態に切り換えを指令すると、低温側の目標温度（例えば、１０℃）を設定して温度調整装置６０ａ，６０ｂの作動を制御する。
【００４６】
つまり、夏場においては高温側調整状態に切り換えて計測処理を行うことで、受光部２の温度が目標温度（３０℃）になるように上記した温度調整制御が行われ、冬場においては低温側調整状態に切り換えて計測処理を行うことで、受光部２の温度が目標温度（１０℃）になるように温度調整制御が行われることになる。このように夏場と冬場とで目標温度が異なることになるが、夏場と冬場では、対象となる果菜類の種類が異なるものであり、後述するような検量式も夫々各別に設定されたものを利用するので、品質評価の精度が低下することはない。尚、高温側の目標温度としては３０℃に限定されるものではなくそれ以外の温度であってもよく、又、低温側の目標温度としては１０℃に限定されるものではなくそれ以外の温度であってもよい。
【００４７】
従って、制御部３の上記したような制御構成、及び、前記切換駆動回路６８により、温度センサ６３ａ，６３ｂにて検出される受光部２の温度が目標温度に維持されるように温度調整装置６０ａ，６０ｂの作動を制御する温度制御手段１００が構成される。
【００４８】
そして、投光部１及び受光部２を一体的に上下方向に位置調節自在な上下位置調節手段としての上下位置調節機構２９、及び、投光部１及び受光部２の夫々を各別に装置枠体Ｆに対して計測箇所に位置する被計測物に対して接近並びに離間する方向、すなわち、水平方向であって搬送コンベア４の搬送方向と直交する方向に沿って位置調節自在な水平位置調節手段としての水平位置調節機構３０が備えられている。
【００４９】
次に、前記上下位置調節機構２９について説明する。図１〜図３に示すように、品質評価装置の外周部を囲うように矩形枠状に組み付けられた装置枠体Ｆが備えられ、その装置枠体Ｆの上部側箇所から位置固定状態で４本の固定支持棒３１が垂下される状態で設けられ、これら４本の固定支持棒３１の下端部には支持台３２が取り付けられている。そして、この４本の固定支持棒３１に対して４箇所の摺動支持部３３により上下方向にスライド移動自在に昇降台３４が支持されている。又、装置枠体Ｆの上部側箇所から垂下状態に支持された送りネジ３５が電動モータ３６にて回動自在に設けられ、昇降台３４に備えられた雌ネジ部材３７がこの送りネジ３５に螺合しており、送りネジ３５を電動モータ３６にて回動操作することで昇降台３４が任意の位置に上下移動調節可能な構成となっている。尚、送りネジ３５は手動操作ハンドル３８でも回動自在に構成されている。
【００５０】
次に、水平位置調節機構３０について説明する。
前記昇降台３４には、図４に示すように、投光部１と受光部２との並び方向に沿って延びる２本のガイド棒３９が設けられており、ユニット状に組み付けられた投光部１並びに受光部２の夫々が着脱自在に取付けられる前記一対の取付部としての支持部材４０、４１が各ガイド棒３９にスライド移動自在に支持される構成となっている。前記各ガイド棒３９は長手方向両端側で連結具３９ａにて連結されている。又、前記昇降台３４には、投光部１と受光部２との並び方向に沿って延びる２本の送りネジ４２、４３が夫々、水平位置調節用動モータ４４、４５によって回動操作可能に設けられ、各支持部材４０、４１に備えられた雌ネジ部４６、４７が各送りネジ４２、４３に螺合しており、電動モータ４４、４５にて前記各送りネジ４２、４３を各別に正逆回動させることで、前記各支持部材４０、４１が各別に搬送コンベア４の搬送方向と直交する水平方向に沿って位置調節可能な構成となっている。従って、各支持部材４０、４１に夫々各別に取付けられる投光部１及び受光部２は電動モータ４４、４５にて前記各送りネジ４２、４３を各別に正逆回動させることで前記水平方向、すなわち、計測箇所に対して接近並びに離間する方向での相対位置を変更調節することが可能となる。
【００５１】
又、前記搬送コンベア４における被計測物Ｍの通過箇所の上方側に位置させて、前記支持台３２から延設した支持部材４８にて支持される状態で光量校正用の基準体４９が設けられている。この基準体４９は、オパールガラスにて構成される所定の減光率を有する光学フィルターにて構成され、投光部１の投光状態と受光部２における受光状態が同じであれば常に同じ計測値が得られることになるが、受光センサ２３における経年変化による計測値の変動があれば異なった計測値となるから、基準体４９を透過した光を受光することで、そのような経年変化による変動を考慮に入れた状態での基準となる計測値を得ることができるのである。
【００５２】
従って、電動モータ３６にて送りネジ３５を回動操作させると昇降台３４が上下移動調節されるが、それに伴って昇降台３４に支持されている投光部１及び受光部２を一体的に上下移動調節することができ、搬送コンベア４に対してその全体の上下方向の位置を変更調節することにより、被計測物Ｍに計測作用する通常計測位置と、光量校正用の基準体４９に計測作用する校正用計測位置とに切り換えることができるようになっている。又、前記各電動モータ４４、４５を回動操作させることで投光部１及び受光部２が各別に搬送コンベア４の搬送方向と直交する水平方向に沿って位置調節することができる。
【００５３】
被計測物Ｍを載置搬送する搬送コンベア４は電動モータ４ｂにより回動駆動する構成となっており、図１４に示すように、搬送コンベア４による前記計測箇所の搬送方向の上流側箇所には、被計測物が到達したことを検出すると検出信号を出力する光学式の通過検出センサ５０が備えられている。すなわち、この通過検出センサ５０は、発光器５０ａと受光器５０ｂとを搬送コンベア４の左右両側に振り分けて配置され、被計測物が存在しなと光が検出され、被計測物が通過すると光が遮断されて検出されなくなるので、そのことによって被計測物が到達したことを検出するように構成されている。そして、前記搬送コンベア４の搬送速度はロータリーエンコーダＥにより検出する構成となっている。
【００５４】
そして、この品質計測装置では、例えば、被計測物Ｍとして減光率が異なる複数品種の果菜類を計測することができる構成となっており、品種の違いによる動作条件の設定は、作業員が人為的に行う構成となっている。つまり、図１２に示すように、品種の違いに応じて設定位置を人為的に切り換える人為操作式の品種切換器５１が設けられ、この品種切換器５１の設定情報が制御部３に入力され、制御部３はその設定情報に対応して後述するように制御用の動作内容を変更するようになっている。
【００５５】
前記制御部３は、受光センサ２３の検出情報に基づいて被計測物Ｍの内部品質を求める処理と各部の動作を制御する処理とを実行する構成となっている。従って、この制御部３におけるこのような制御構成により被計測物の品質評価値を求める評価手段１０１が構成されることになる。
【００５６】
前記制御部３は、被計測物に代えて光量校正用の基準体４９に対して光を投射してその基準体４９からの透過光を受光して光量校正のための基準用の受光情報を計測するように各部の作動を制御する光量校正用基準情報計測モードと、被計測物に対して光を投射して品質評価用の受光情報を計測するように各部の作動を制御し、且つ、基準用の受光情報と品質評価用の受光情報とに基づいて被計測物の品質情報を求める品質情報計測モードと、波長校正作用部Ａ５に光を投射してその波長校正作用部Ａ５を透過して光を受光して波長校正のための基準用の情報を計測するように各部の作動を制御する波長校正用基準情報計測モードとに切り換え自在に構成されている。
【００５７】
前記光量校正用基準情報計測モードにおける制御部３の処理について説明する。
この光量校正用基準情報計測モードにおいては、搬送コンベア４による被計測物Ｍの搬送を停止させている状態で、上下位置調節機構２９によって投光部１及び受光部２の位置を図５に示すような校正用計測位置に切り換える。又、切換操作具５１にて設定されている品種に応じて予め設定されている減光率になるようにフィルター切換機構１９を切り換える。又、前記各調節板８による照射範囲の調整位置等の投光部１における投光状態を指令された品種に応じた条件に設定する。
【００５８】
又、受光用シャッター機構１７を開放状態に切り換えて、投光部１からの光を被計測物Ｍに代えて前記基準体４９に照射して、その基準体４９を通過した後の透過光を、受光センサ２３にて分光してその分光した光を受光して得られた分光スペクトルデータを光量校正用の基準用の受光情報としての基準分光スペクトルデータとして計測する。又、このとき、光が遮断された無光状態での受光センサ２３の検出値（暗電流データ）も合わせて計測される。すなわち、前記受光部２の受光用シャッター機構１７を遮蔽状態に切り換えて、そのときの受光センサ２３の単位画素毎における検出値を暗電流データとして求めるようにしている。
【００５９】
又、このとき、受光センサ２３が設定時間だけ電荷蓄積処理を実行したのちに蓄積した電荷を送り出す送出処理を実行するように受光センサ２３の動作を制御するが、受光センサ２３が電荷蓄積処理を行うときには、受光用シャッター機構１７を遮蔽状態から開放状態に切り換えてその開放状態を開放維持時間Ｔ２が経過する間維持した後に遮蔽状態に戻すようにその動作を制御する。この開放維持時間Ｔ２は、減光率が異なる複数品種の被計測物Ｍについて、その品種の違いに応じて変更させる構成となっている。
【００６０】
次に、品質情報計測モードにおける制御部３の処理について説明する。
この品質情報計測処理モードにおいては、上下位置調節機構２９を操作して昇降台３４を通常計測位置に切り換えて、搬送コンベア４による被計測物Ｍの搬送を行う。そのとき、指令された品種に応じて昇降位置を変更調節するようになっている。つまり、被計測物の品種が異なると被計測物の大きさが異なるから、投光部１により光を投射する位置と受光部２が透過光を受光する位置とを適切な位置に調整するのである。
【００６１】
そして、制御部３は、図１５に示すように、被計測物が計測箇所に存在しないとき及び被計測物が計測箇所に存在しても後述するような品質評価用の受光情報の取得が終了しているときは、常に、蓄電開始タイミングから蓄電用設定時間が経過するまで受光センサ２３に電荷を蓄積させ、その後、放電用設定時間が経過するまで受光センサ２３に蓄積された電荷を放出させる電荷蓄積放電処理を設定周期Ｔ１毎に繰り返し実行するように受光センサ２３の動作を制御するように構成されている。又、通過検出センサ５０の検出情報に基づいて被計測物の先頭位置が手前側位置に到達したことを検出してから、ロータリーエンコーダＥの検出情報に基づいて被計測物が計測箇所Ｐまで移動したことを判別するように構成されている。
【００６２】
このように被計測物Ｍが計測箇所に至ったものと判別すると、前記電荷蓄積放電処理を繰り返し実行するのではなく、その時点から放電用設定時間が経過するまで受光センサ２３に蓄積された電荷を放出させ、その後、計測用設定時間が経過するまで受光センサ２３に品質評価用の受光情報として用いるための電荷を蓄積させる計測用電荷蓄積処理を実行することになる。又、制御部３は、このような受光センサ２３の動作切り換えと併行して、被計測物Ｍが計測箇所Ｐに至ると受光用シャッター機構１７を遮蔽状態から開放状態に切り換え、且つ、その開放状態を電荷蓄積を行うための計測用設定時間Ｔ２が経過するまで維持した後に遮蔽状態に戻すように受光用シャッター機構１７の動作を制御するよう構成されている。このようにして、計測用設定時間Ｔ２が経過するまで投光部１から照射され被計測物を透過した光を受光部２にて分光した光を受光センサ２３にて受光して電荷を蓄積することができる。そして、この計測用設定時間Ｔ２が経過した後に、蓄積された電荷を取り出して異なる波長毎の受光量を計測して計測分光スペクトルデータを求める。
【００６３】
そして、このようにして得られた基準分光スペクトルデータ、暗電流データ及び計測分光スペクトルデータに基づいて公知技術である分光分析手法を用いて被計測物Ｍの内部品質を解析する演算処理を実行するように構成されている。
つまり、上記したようにして得られた、前記基準データ計測モードにて求められた基準分光スペクトルデータ、及び、暗電流データを用いて、分光された各波長毎の吸光度スペクトルデータを得るとともに、その吸光度スペクトルデータの二次微分値を求める。具体的には、受光センサ２３の単位受光部毎に得られた受光情報に対応する吸光度スペクトルデータを得ることになる。このように求められた吸光度スペクトルデータの二次微分値のうち成分を算出するための特定波長の二次微分値と予め設定されている検量式とにより、被計測物の品質情報として、被計測物Ｍに含まれる糖度に対応する成分量や酸度に対応する品質評価値としての成分量を算出する品質評価処理を実行するように構成されている。
【００６４】
前記吸光度スペクトルデータｄは、基準分光スペクトルデータをＲｄ、計測分光スペクトルデータをＳｄとし、暗電流データをＤａとすると、
【００６５】
［数１］
ｄ＝ｌｏｇ[（Ｓｄ−Ｄａ）／（Ｒｄ−Ｄａ）]
【００６６】
という演算式にて求められる。そして、このようにして得られた吸光度スペクトルデータｄを二次微分した値のうち特定波長の値と、下記の数２に示されるような検量式とを用いて、被計測物Ｍに含まれる糖度や酸度に対応する成分量を算出するための検量値を求めるのである。
【００６７】
［数２］
Ｙ＝Ｋ０＋Ｋ１・Ｘ（λ１）＋Ｋ２・Ｘ（λ２）
【００６８】
但し、
Ｙ  ；成分量に対応する検量値
Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２  ；係数
Ｘ（λ1 ），Ｘ（λ2 ）  ；特定波長λにおける吸光度スペクトルの二次微分値
【００６９】
尚、成分量を算出する成分毎に、特定の検量式、特定の係数Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２、及び、波長λ１，λ２等が予め設定されて記憶されており、制御部３は、この成分毎に特定の検量式を用いて各成分の検量値（成分量）を算出する構成となっている。
【００７０】
次に、前記波長校正用情報計測モードにおける制御部３の処理について説明する。
この波長校正用情報計測モードにおいては、搬送コンベア４による被計測物Ｍの搬送を停止させている状態で、フィルター切換機構を分光器１８へ向かう光が波長校正作用部Ａ５を通過する状態に切り換えておき、受光用シャッター機構１７を開状態に切り換える。そして、投光部１からの光を波長校正作用部Ａ５に照射して、その透過光を、受光センサ２３にて受光して得られた分光スペクトルデータを波長校正用分光スペクトルデータとして計測する。更に、制御部３は、波長が既知の２点のスペクトルピーク位置を検出し、その検出情報に基づいて、受光センサ２３の各単位受光部の受光波長を校正する波長校正処理を実行する。
【００７１】
このような波長校正用分光スペクトルデータの計測処理並びに前記波長校正処理は、例えば、一日の作業の開始のときに行ったり、あるいは、計測対象となる果菜類の品種が切り換えられたとき等において適宜行われることになるが、制御部３は、波長校正処理を実行した後は、その波長校正後の各単位受光部と受光波長との対応関係に基づいて、前記品質評価処理を実行するように構成されている。
【００７２】
〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。
【００７３】
（１）上記実施形態では、前記温度調整手段が前記受光手段の両横側箇所に振り分けて位置させる状態で一対備えられ、前記温度制御手段が一対の温度調整手段を制御するように構成されるものを例示したが、このような構成に限らず、温度調整手段は１つだけ備える構成としてもよく、３つ以上備える構成としてもよい。
【００７４】
（２）上記実施形態では、前記受光手段の外周部に空気層を形成する状態で囲うケーシングが設けられ、温度調整手段がその空気層に対して温調作用するように構成されるものを例示したが、このような構成に限らず、受光手段に直接的に温調作用する構成としてもよい。
【００７５】
（３）上記実施形態では、温度調整手段としてペルチェ素子を用いるものを例示したが、この構成に限らず、熱媒を凝縮器と圧縮器とにわたり循環流通させながら空調作用するように構成されたヒートポンプ式の空調装置等の他の構成の温度調整手段でもよい。
【００７６】
（４）上記実施形態では、各部の動作を制御する制御部３を利用して、前記温度制御手段１００と前記評価手段１０１とを構成するようにしたが、前記温度制御手段１００は、評価手段を構成する制御部３とは別に、温度制御だけを実行する専用の装置として備えるものでもよい。
【００７７】
（５）上記実施形態では、切換指令手段として、人為操作式の目標温度切換器６５を備えて、この目標温度切換器６５によって高温側調整状態と低温側調整状態とに切り換える構成としたが、このような構成に限らず、例えば、カレンダー機能を有する制御装置を備えて、例えば５月〜１０月を夏場として１１月〜４月を冬場として設定して、自動的に高温側調整状態や低温側調整状態とに切り換えるように構成するものでもよい。これ以外に、外気温度から判断して自動的に高温側調整状態や低温側調整状態とに切り換えるように構成するものでもよい。
【００７８】
又、次のように構成するものもでもよい。前記高温側調整状態において１種類の高温側の目標温度を設定し、前記低温側調整状態において１種類の低温側の目標温度を設定するものに代えて、例えば、高温側の目標温度として複数の目標温度のうちのいずれかを設定する構成としてもよく、低温側の目標温度として複数の目標温度のうちのいずれかを設定する構成としてもよい。
【００７９】
（６）上記実施形態では、投光部と受光部とが搬送コンベアの左右両側に振り分け配備されて、計測箇所に位置する被計測物に対して、横一側外方から横向きに光を投射して、被計測物を透過した光を前記受光部にて受光する構成としたが、このような構成に代えて、次のように構成するものでもよい。
【００８０】
図１６に示すように、一対の投光部１、１を搬送コンベア４の左右両側に振り分け配備し、計測箇所に位置する被計測物に夫々の投光部１、１にて光を投射するように構成して、搬送コンベア４における被計測物を載置支持する載置体４ａに上下に貫通する貫通孔５２を形成しておき、被計測物を透過した後に前記貫通孔５２を通して下方側に放出される光を受光するように、受光部２における受光作用部を搬送コンベア４における計測箇所の下方側に位置させる状態で設ける構成としてもよい。図１６に示す例では、貫通孔５２を通して下方側に放出される光を光ファイバー５３により受光部２に導く構成としている。又、このような構成に限らず、貫通孔５２を通して下方側に放出される光が受光部２に直接入射するように搬送コンベア４の下方側に受光部２を配備する構成としてもよい。
【００８１】
（７）上記実施形態では、投光手段の光源としてハロゲンランプを用いたが、これに限らず、水銀灯、Ｎｅ放電管等の各種の光源を用いてもよく、受光部における受光手段としの受光センサは、ＣＣＤ型ラインセンサに限らずＭＯＳ型ラインセンサ等の他の検出手段を用いるようにしてもよい。
【００８２】
（８）上記実施形態では、被計測物からの透過光に基づいて品質評価用の受光情報及び基準用の受光情報を計測するようにしたが、この構成に代えて、被計測物Ｍからの反射光に基づいて品質評価用の受光情報及び基準用の受光情報を計測するようにしてもよい。
【００８３】
（９）上記実施形態では、被計測物Ｍの内部品質として、糖度や酸度を例示したが、これに限らず、食味の情報等、それ以外の内部品質を計測してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】内部品質評価装置の正面図
【図２】内部品質評価装置の側面図
【図３】内部品質評価装置の側面図
【図４】内部品質評価装置の一部切欠正面図
【図５】内部品質評価装置の正面図
【図６】投光部の切欠平面図
【図７】受光部の一部切欠平面図
【図８】受光部の一部切欠側面図
【図９】分光器の構成を示す模式図
【図１０】受光用シャッター機構を示す図
【図１１】フィルター切換機構を示す図
【図１２】制御ブロック図
【図１３】温度調整装置の原理説明図
【図１４】設置状態を示す平面図
【図１５】計測作動のタイミングチャート
【図１６】別実施形態の内部品質評価装置の正面図
【符号の説明】
【００８５】
１                投光手段
２                受光手段
６０ａ，６０ｂ    温度調整手段
６３ａ，６３ｂ    温度検出手段
６５              切換指令手段
１００            温度制御手段
１０１            評価手段
Ｑ                空気層
【図１】
2006047209.tif 000003
【図２】
2006047209.tif 000004
【図３】
2006047209.tif 000005
【図４】
2006047209.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2006047209.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2006047209.tif 000017
【図１６】
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